基于大规模新能源消纳的电力系统调度

王鹏

国网江苏省电力有限公司苏州供电公司

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摘要：随着社会的发展，人们越来越多地探索新能源，新能源逐渐取代了传统能源。新能源在电力行业中的使用不仅环保，而且可以节省能源，并在可持续发展方面发挥着重要作用。但是由于大部分新能源利用存在着一些问题，比如太阳能、风能等新能源的利用存在着明显的时限性。这些问题限制了新能源的利用，尤其是大规模新能源的利用比如给电网系统带来极大的冲击且会造成能源的浪费，这就需要通过电力系统调度实现对大规模新能源的消纳，以实现新能源的科学利用。本文简单介绍了现阶段常用的大规模新能源，并分析了大规模新能源消纳的电力系统调度，以改善新能源的使用。

关键字：大规模新能源；消纳；电力系统；调度

前言

当前，中国发电的主要方法是火力发电，需要消纳大量煤炭，并污染了环境，导致了化石能源的短缺。随着能源和环境政策的转变，电力企业的电力生产和使用发生了根本性变化，新能源已逐渐从作为电网的辅助能源转变为替代能源。新能源具有无污染和可再生的特点，但实际与使用中能源转换之间存在差异，这会导致成本损失，并降低整个转换过程的可靠性和安全性。因此，有必要研究转换过程中电力系统的能源分配，以提高大规模新能源的消纳能力。

1.电网中的新能源消纳

由于发电厂通过电网以进行电力传输，无法方便地存储电力。如果在此期间不及时使用掉电力，将导致电力资源的极大浪费。因此，有必要通过科学合理的电力系统调度及时将电能分配并传输到具有功耗的负载点，这就是电能的消纳。因此为了提高大规模新能源消纳的能力，分析和研究应该从电力系统的调度开始。

2.现阶段常用的大规模新能源研究现状

2.1大规模新能源系统特性

在电力系统调度中，新能源和传统能源都是重要的能源。但是以大功率为基础的传统能源不仅意味着成本低，而且还意味着高污染，这与当前的可持续发展原则不相符。新能源出现后，经济与环境之间的矛盾已得到明显改善。比如太阳能和风能是自然产生的，并基于自然强大的创造潜力，因此具有"无限"的特征。同时，这种能源没有物理形式，在能源转换过程中也没有污染，不仅保证了能源消纳过程中的环境保护，而且保证了能源消纳的高收益。但是，在能源来自自然的事实背后，也意味着能源的生产时间和质量取决于自然，这使得新能源的使用时间不稳定，并且使用效率也较低，安全性和可靠性也有所不足[1]。

2.2大规模新能源的消纳问题

现阶段在我国的电网结构中，能源使用不依赖于一个能源，而是将所有可用能源合并并重新组织以形成另一种形式，旨在提高发电效率以及实施资源补充和优化。以风能和太阳能为例，风能的使用不稳定，但是太阳能较为稳定，太阳能一定程度的稳定性和连续性弥补了风能利用的不足。但是，尽管解决稳定性问题，但是新能源的组合将产生具有高稳定性和足够流量的电力，这种大流量也对电力系统产生更大的影响，导致系统过载并迫使原始的电力系统消纳能力不足，或者无法完全发挥的问题。

2.3大规模新能源的存储

在这种模式下，人们无需担心在某个阶段消纳过多的能源或者设备的损耗问题，并且无需不必担心能源不足。这是因为在大规模新能源的存储中突出了能源的科学合理分配，对于充足的能源阶段，此模式可以存储多余的能源以满足紧急需求，当在某个阶段能源不足时，此模式可以自动补偿系统中存储的能源，大大改善了配电不均现象。但是，该模式尚未形成系统合理的方案。同时，由于自然地形和转换损失等问题，实际的存储技术(例如抽水蓄能)无法实现高转换效率。

3.现阶段常用的大规模新能源系统调度

3.1风电系统调度模型

在风力发电系统中，能源消纳范围经常根据需要改变。对于特定阶段，通常风能转换为电能的最大值是固定的。换句话说，此阶段的消纳上限仅适用于此阶段，不需要分阶段扩展，否则数据将包含错误并影响整体转换效率。因此，有必要对风力发电系统进行分段负载检测。要确定系统负载，需要了解系统状态、消纳和接收数据，并确保数据保持不变，计算并猜测负载容量以开发最佳解决方案。在实际计算过程中，还应考虑设备问题，确定设备输出，确定范围并确保范围在受控范围内。此外，有必要预测风能的转换时间，确定其大致的消纳范围，并将其与最终的实际消纳进行比较，以使两者之间的差异不会太大以实现有效成本控制。系统运行还必须具有安全保证，要求控制器在实际运行中监视转换能力和风速，以确保它们始终处于平衡状态。同时，相关人员还必须实时监控发电和转换过程，以确保稳定的电力传输。

3.2太阳能蓄热系统调度模型

太阳能受时间和空间的限制，如果要将其转换为电能，则需要存储。在太阳能蓄热中主要考虑因素是：蓄热器的当前运行能力及其效率。它们之间的关系不是彼此孤立的，而是比例变化的趋势。因此，为了节省调度系统的经济成本，有必要对此功能关系进行详细讨论。蓄热机组是用于保持机器的工作热量的模式，为了提高工作温度，必须调节冷却机组以确保安全可靠运行，从而有效地控制成本。通常，消纳能力的上限和设备运行能源会相互影响，并且大多数影响会线性增加或减少。

3.3太阳能和风能的快速调节机组调度模型

由于时间和空间的限制，太阳能和风能的生产特性是不连续性的，这间接决定了不同地区和不同季节产生的能源有所差异。因此，为了确保稳定的电力转换，电力公司需要分配电力以维持稳定的电力转换并需要快速调节的机组。在这种模式下研究的主要是储热能力。该模型改变了经济成本因素之间的线性关系，形成了非线性和不规则的关系。在此阶段，可以将机器的"余热"用作能源的一部分，从而减少浪费。由于涉及多个变量，因此结果具有一定程度的可变性，从而导致不同成本要素之间的不规则关系，并增加了预测、计划和成本控制的复杂性。因此，有必要在数据处理中使用具有大数据容差的正数来约束和限制这些关系，以便利用外力实现"非线性"和"线性"之间的转换。

结束语：

因此，为了增加电力系统中新能源的消纳水平，有必要对电力系统的调度进行分析研究，以进一步提高新能源的利用效率。在调度电力系统的过程中，对电力系统进行理论推理和计算，然后制定成本计划以减轻能源开发的成本负担。在电网调度中，对新能源消纳的成本进行分析和智能调度可以使电网中新能源消纳的水平最大化。

参考文献：

[1]陈家利.提高新能源消纳能力的电力系统调度研究[J].通讯世界，2017(23)：223-224.

[2]许汉平，李姚旺，苗世洪，罗纯坚，徐秋实.考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略[J].电力系统保护与控制，2017，45(17)：18-25.

[3]孙斌.探析电力系统调度自动化技术的应用和发展[J].电子世界，2016（1）：115~116.

[4]张津，卢锦玲，周松浩.不同电力系统调度模式的风电消纳能力分析[J].电力科学与工程，2016，32（9）：13~18.